درخت فیبر نوری LED RGB (معروف به پروژه Sparkle): 6 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:56

آیا اتاق خود را بیش از حد کسل کننده می دانید؟ آیا می خواهید کمی درخشش به آن اضافه کنید؟ در اینجا نحوه گرفتن LED RGB ، افزودن مقداری سیم فیبر نوری و درخشش آن را بخوانید!

هدف اساسی Project Sparkle این است که از یک LED فوق العاده روشن به همراه مقداری کابل فیبر نوری درخشان استفاده کرده و آن را به آردوینو متصل کنید تا جلوه ای زیبا از نور ایجاد کنید. این یک تقلید از کاشی ها/سقف های ستاره فیبر نوری است اما به دلیل عدم توانایی در سقف من به صورت عمودی نصب شده است و از یک روشن کننده پیش ساخته برای روشن کردن سیم های فیبر نوری استفاده نمی کند. بنابراین واقعاً راهی برای بدست آوردن جلوه های فیبر نوری خنک بدون سرمایه گذاری در روشن کننده های گران قیمت است. اتصال آن از طریق LED به آردوینو همچنین برای هر نوع سفارشی سازی و ظرافت رنگ می افزاید! بهترین از هر دو جهان! مواد: LED 10W - 5 دلار - eBay. ** هشدار ، این بسیار روشن است. وقتی روشن است به این موضوع مستقیم نگاه نکنید. آن را برای آزمایش یا یک پوشش مناسب دیگر زیر جعبه ای بچسبانید ** سیم براق انتهای فیبر نوری - 25-30 دلار آمریکا - من آن را آنلاین از TriNorthLighting خریداری کردم. کابل فیبر نوری به طور کلی با تعداد مختلف رشته در داخل کابل توسط پای فروخته می شود. به طور کلی هر تعداد رشته کمتر در یک کابل ضخیم تر است ، به این معنی که در انتها یک نقطه انتهایی روشن تر است. این صفحه را برای نمودار مفید در مورد شماره کابل در مقابل عرض بررسی کنید. منبع تغذیه 12 ولت ، 2 آمپر - ~ 10 دلار - من یکی در اطراف خوابیده بودم. مواد مخفی: اکثر این قسمتها چیزهایی هستند که مردم در اطراف خود دارند و می توانند برای پروژه های دیگر Arduino مورد استفاده مجدد قرار گیرند - 25-30 دلار - من از نان آردوینو Uno R3 استفاده کردم - ~ 5 دلار آهن لحیم کاری - در هر نقطه از 10 دلار تا یک مرتبه بزرگتر از اجزای مدار - هر کدام تنها چند سنت هزینه دارند ، مسئله پیچیده تر این است که امروزه از کجا می توان آنها را تهیه کرد سیم ، نوارهای سیم ، برش ها و غیره. فروشگاه. این موادی است که من برای بافتن رشته های فیبر نوری روی دیوار استفاده کردم

مرحله 1: مرور اجزای مدار

به غیر از سیم اصلی (و LED) ، مدار ما دارای دو جزء اصلی است: ترانزیستورها و مقاومت ها. ترانزیستورها بنابراین ما یک LED 10 واتی ، کابل برق و آردوینو داریم. هدف این است که LED را به تخته نورد وصل کنید و آردوینو را به همان ورق متصل کنید تا آردوینو بتواند مقداری را تولید کند و LED با روشنایی خاصی روشن شود (مطابق با مقدار خروجی آردوینو). مسئله این است که آردوینو فقط می تواند 5 ولت تغذیه کند ، اما LED ما به 12 ولت احتیاج دارد (توجه داشته باشید: این ممکن است بسته به LED مورد استفاده شما تغییر کند). اینجاست که منبع تغذیه وارد می شود. "چگونه می توانیم آردوینو ، LED و منبع تغذیه را به هم وصل کنیم ؟!" ممکن است بپرسید پاسخ جادویی است. جادوی ترانزیستورها! به زبان ساده ترانزیستور یک تقویت کننده یا سوئیچ است. در این مورد ما از آن به عنوان سوئیچ استفاده می کنیم. این یک پین به آردوینو ، یک پین دیگر به منبع تغذیه و یک سوم به LED متصل می شود. هنگامی که آردوینو جریانی را در آستانه خاصی ارسال می کند ، ترانزیستور "روشن" می شود و اجازه می دهد ولتاژ منبع تغذیه از طریق آن عبور کرده و LED را روشن کند. هنگامی که جریان کافی از آردوینو وجود نداشته باشد ، ترانزیستور اجازه نمی دهد منبع تغذیه از طریق آن عبور کرده و LED خاموش شود. نوع سوئیچینگ ترانزیستور به عنوان ترانزیستور سوئیچینگ یا اتصال شناخته می شود. انواع مختلفی در دسترس است که دارای خواص متفاوتی هستند مانند ولتاژ مورد نیاز در پایه های آن ، افزایش و غیره. من هر کسی را که علاقه مند است برای درک بهتر ترانزیستورها بیشتر بخواند. LED 10W دارای چهار پایه است که در یک طرف زمین و در طرف دیگر یک پین برای هر رنگ قرار دارد. اگر بخواهیم بتوانیم هر رنگ را به طور جداگانه کنترل کنیم (به منظور نمایش هرگونه ترکیب رنگ RGB) ، هر رنگ باید ترانزیستور مخصوص به خود را داشته باشد ، بنابراین ما در کل به سه ترانزیستور نیاز داریم. جزئیات بیشتر در مورد ترانزیستورهای مورد استفاده در مرحله بعدی خواهد بود. مقاومت ها اکنون که نحوه روشن کردن LED را فهمیده ایم ، مشکل دیگری وجود دارد. همه این قدرت لزوما چیز خوبی نیست! ما نمی خواهیم LED را کوتاه کنیم ، بنابراین باید مقاومت هایی به آن اضافه شود. از بین چهار پایه LED ، پایه زمین نیازی به مقاومت ندارد زیرا فقط به زمین می رود. اما این سه پایه رنگی حداقل به یک مقاومت احتیاج دارند و از آنجا که رنگهای مختلف ولتاژهای متفاوتی را ترسیم می کنند ، لزوماً مقاومت یکسانی ندارند. "چگونه می توانیم این ارزشها را دریابیم ؟!" ممکن است بپرسید خوب پاسخ MAGIC است. جادوی ریاضیات! (بخوانید ارزشش را دارد قول می دهم…)

مرحله 2: محاسبه اجزای مدار

نوع ترانزیستورها همانطور که در مرحله قبل گفته شد ، ترانزیستورهای مورد استفاده در اینجا از انواع سوئیچینگ هستند. نوع خاصی از ترانزیستور در مدار مورد نیاز است بستگی به نیاز مدار دارد ، اما در این مدار ترانزیستور 2N2219 مناسب است. توجه داشته باشید ، می توانید از یک ترانزیستور غیر از 2N2219 استفاده کنید ، به شرطی که مشخصات مناسبی برای مداری که روی آن کار می کنید داشته باشد. (ترانزیستور رایج تر 2N2222 نیز باید مناسب باشد) بسته به نوع ترانزیستور ، سه پایه روی ترانزیستور یا "امیتر ، پایه ، جمع کننده" یا "دروازه ، منبع ، تخلیه" خواهد بود. نوع 2N2219 سابق است. انواع مختلفی از بدنه ترانزیستور وجود دارد ، بنابراین برای تعیین اینکه کدام پین مربوط به امیتر ، پایه و جمع کننده است ، وقت آن است که با برگه مشخصات خود مشورت کنید! ترانزیستور نیز به دو مقاومت نیاز دارد. یکی پایه ترانزیستور را به آردوینو متصل می کند - این مقدار می تواند هر مقدار باشد ، عموماً در حدود 1kΩ. این مورد استفاده می شود تا هرگونه جریان جعلی از آردوینو باعث ترانزیستور نشود و به طور تصادفی چراغ را روشن کند. مقاومت دوم مورد نیاز پایه را به زمین متصل می کند و به طور کلی یک مقدار بزرگ است مانند انواع 10kΩ مقاومت ها برای اتصال منبع تغذیه به LED باید از برخی مقاومت ها استفاده کنیم. هر رنگ روی LED دارای ورودی ولتاژ مورد نیاز متفاوت است. مقادیر خاص به LED مورد استفاده شما بستگی دارد ، اما برای یک LED استاندارد 10W این احتمالاً در محدوده مناسب خواهد بود: قرمز - 6-8 ولت سبز - 9-12 ولت آبی - 9-11 ولت جریان مورد نیاز LED: 3 میلی آمپر (میلی آمپر) ولتاژ منبع تغذیه: 12 ولت بنابراین وضعیت این است: ما از منبع تغذیه 12 ولت برای روشن کردن LED استفاده می کنیم و هر رنگ باید ولتاژ کمتر از آن را دریافت کند. ما باید از مقاومت ها برای کاهش ولتاژ هر رنگی که LED واقعاً می بیند استفاده کنیم. برای تعیین ارزش مقاومت مورد نیاز ، وقت آن است که از قانون اهم مشورت کنید. به عنوان مثال برای رنگ قرمز: ولتاژ = جریان * مقاومت…. بازنویسی برای مقاومت = ولتاژ (افت) / مقاومت فعلی = 4 ولت / 0.3 A = 13.3Ω (مقدار 4 ولت از 12 ولت (منبع تغذیه) - حداکثر محدوده قرمز (8 ولت)) هر چند هنوز کار را تمام نکرده ایم به بسته به نوع مقاومت شما (یعنی اندازه آن) فقط مقدار مشخصی از قدرت می تواند توسط آن اتلاف شود. اگر از مقاومت هایی استفاده کنیم که نمی توانند قدرت کافی را از بین ببرند ، آنها را می سوزانیم. فرمول محاسبه توان در مقاومت از قانون اهم ناشی می شود: این قدرت = ولتاژ * جریان است. قدرت = 4V * 0.3 A = 1.2 W این بدان معناست که ما برای اطمینان از سالم بودن LED خود به مقاومت 13.3Ω ، 1.2 W (حداقل) نیاز داریم. مشکل این است که بیشتر مقاومتهای معمولی 1/4 وات یا کمتر هستند. چه باید کرد ؟! با استفاده از جادوی تنظیم مقاومت به صورت موازی ، می توانیم مشکل را برطرف کنیم. با ترکیب چهار مقاومت (1/4 وات) به طور موازی ، اتلاف کل توان به 1 وات می افزاید (در حالت ایده آل ما پنج مقاومت را به صورت موازی اضافه می کنیم ، اما از آنجا که 1.2 وات تنها زمانی روشن می شود که حداکثر باشد) ما کمی کمتر استفاده می کنیم). افزودن مقاومتها به موازات باعث کاهش نسبی مقاومت آنها می شود (به این معنی که اگر چهار مقاومت 13.3 Ω را به صورت موازی با هم ترکیب کنیم ، مقاومت کلی فقط Ω 3 Ω خواهد بود) برای بدست آوردن مقاومت مناسب و اتلاف توان می توان چهار مقاومت 68 Ω 1/4W را در موازی. این عدد را با ضرب 13.3Ω در چهار ، که 53Ω است ، بدست می آوریم و سپس بالاترین مقدار استاندارد بعدی را برای مقاومت در نظر می گیریم. به طور کلی: برای تغذیه رنگ قرمز باید از یک مقاومت 13.3Ω 1W یا چهار مقاومت 68Ω 1/4W به طور موازی استفاده کنیم. برای محاسبه مقاومت مورد نیاز برای رنگهای دیگر ، از همان فرایند استفاده کنید. خلاصه اجزای مدار مورد نیاز: 3 x 2N2219 ترانزیستور 3 x 1kΩ مقاومت 3 x 10 kΩ مقاومت قرمز: 4 x 68Ω 1/4 W مقاومت آبی: 4 x 27Ω 1/ مقاومتهای 4W سبز: مقاومتهای 4 x 27 Ω 1/4W

مرحله 3: شماتیک مدار / ساختن مدار

پس از گذراندن ریاضیات و جمع آوری تمام قطعات مورد نیاز ، وقت آن است که آنها را کنار هم قرار دهید!

ابتدا منبع تغذیه خود را بردارید و هر اتصال را در انتها قطع کنید و سیم برق و زمین را جدا کنید. سیم زمین را به یکی از ریل های تخته نان اضافه کنید. سیم برق را به مقاومت لحیم کنید و مقاومتهای لازم را روی LED لحیم کنید. سپس مدار را همانطور که در نمودار مدار نشان داده شده است بسازید. توجه داشته باشید که تمام زمینه های موجود در مدار (زمین آردوینو ، ترانزیستور ، منبع تغذیه) باید به نحوی به یکدیگر متصل شوند.

مرحله 4: کد آردوینو

ما تقریبا اینجا هستیم! زمان اتصال مدار به آردوینو فرا رسیده است.

کد در اینجا فقط LED RGB را از طریق یک چرخه رنگ اجرا می کند (یعنی کل رنگین کمان را بررسی می کند). اگر با آردوینو آشنا هستید ، این کار خیلی پیچیده نیست. این کد در اصل توسط من نوشته نشده است ، اما من صادقانه نمی توانم به یاد داشته باشم که آن را از کجا بارگیری کرده ام. منبع باز بود اگر به خاطر دارم یا کسی منبع را می داند با خوشحالی آن را ذکر می کنم. طرح زیر در زیر چسبانده شده است. فقط مطمئن شوید که مقادیر پین در طرح با پین های آردوینو مورد استفاده برای اتصال به LED مطابقت دارد. تنها کاری که کد انجام می دهد ارسال یک مقدار جداگانه (از 0 تا 255) به هر یک از پین های رنگی LED است. اگر می خواهید رنگ خاصی ظاهر شود ، یک نمودار رنگ RGB را بررسی کنید // یک LED RGB را از طریق چرخه رنگ رنگی روشنایی int روشنایی = 0 اجرا می کند. // چراغ LED چقدر روشن است. حداکثر مقدار 255 int rad = 0 است. #define RED 10 #define BLUE 11 #define GREEN 9 void setup () {// پین ها را خروجی اعلام کنید: pinMode (RED ، OUTPUT) ؛ pinMode (سبز ، خروجی) ؛ pinMode (آبی ، خروجی) ؛ } // از 0 تا 127 void displayColor (uint16_t WheelPos) {بایت r، g، b؛ سوئیچ (WheelPos / 128) {case 0: r = 127 - WheelPos٪ 128؛ // قرمز پایین g = WheelPos٪ 128؛ // سبز شدن b = 0؛ // آبی خاموش استراحت ؛ مورد 1: g = 127 - WheelPos٪ 128 ؛ // سبز پایین b = WheelPos٪ 128؛ // آبی تا r = 0 ؛ // قرمز خاموش استراحت ؛ مورد 2: b = 127 - WheelPos٪ 128 ؛ // آبی پایین r = WheelPos٪ 128؛ // قرمز تا g = 0 ؛ // سبز استراحت ؛ } analogWrite (RED ، r*2) ؛ analogWrite (GREEN ، g*2) ؛ analogWrite (آبی ، b*2) ؛ } void loop () {displayColor (rad)؛ تأخیر (40) ؛ rad = (rad+1)٪ 384 ؛ }

مرحله 5: اضافه کردن سیم های فیبر نوری

حتی اگر این مرحله را به پایان نرسانید ، نکته خوب این است که در حال حاضر یک LED RGB عالی ، روشن و کاملاً قابل تنظیم داریم. من تصمیم گرفتم آن را با فیبر نوری ترکیب کنم ، اما واقعاً شما می توانید هر کاری را که می خواهید انجام دهید! یک نورافکن شیرین بسازید؟ توپ دیسکو روشن کنم؟ خیلی امکانات!

من در ابتدا پنج فوت فیبر 50 رشته ، 10 فوت فیبر 12 رشته و 5 فوت فیبر 25 رشته خریدم. من در نهایت طول را به نصف کاهش دادم تا نقاط بیشتری داشته باشم حتی اگر سیمها کوتاهتر بودند. من انتخاب کردم که درخت بسازم چون نمی توانم آنها را از روی دیوار نصب کنم. چوب را از طریق سیمان لاستیکی به دیوار چسبانده اند (لاله نسبتاً سبک است ، بنابراین ممکن است نوار کافی باشد). الیاف از طریق لوله به صورت الگوی درختی در می آیند. با استفاده از قوطی نوشابه خالی/خشک شده ، LED در پایین قرار می گیرد و الیاف به بالای آن اضافه می شود. بزرگترین مسئله در این مرحله این است که مطمئن شوید نور به جای اینکه از بالای قوطی نوشابه عبور کند ، از طریق الیاف عبور می کند. پیچاندن محکم الیاف در فویل می تواند کمک کننده باشد ، اما من پیشنهاد می کنم هرگونه راه اندازی را که فکر می کنید ممکن است موثر باشد امتحان کنید. همه این قطعات را کنار هم بگذارید و ما درخت خود را داریم!

مرحله ششم: زمان مهمانی

هیچ کاری نمی توان انجام داد جز این که چراغ ها را کم کنید ، آردوینو را تغذیه کنید و از درخشش تنظیمات جدید فیبر نوری ما لذت ببرید!

ویدئویی از تنظیمات را نیز ضمیمه کرده ام. به صورت شخصی بهتر به نظر می رسد ، اما می توانید آن را به آرامی در حال حرکت در چرخه رنگ ببینید.